JP3034980B2 - 水溶性フィルム - Google Patents

水溶性フィルム

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JP3034980B2
JP3034980B2 JP3113430A JP11343091A JP3034980B2 JP 3034980 B2 JP3034980 B2 JP 3034980B2 JP 3113430 A JP3113430 A JP 3113430A JP 11343091 A JP11343091 A JP 11343091A JP 3034980 B2 JP3034980 B2 JP 3034980B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリマーフィルム、特
に苛性アルカリ材料の包装に適した水溶性フィルムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】苛性アルカリ材料又は潜在的な危険物、
例えば洗剤、石鹸、農薬（殺虫剤）及び化学肥料は現
在、通常ディスペンサ（例えば高密度ポリエチレンボト
ル）又は他の容器に詰められている。ディスペンサ又は
容器は、化学物質の使用後に環境上安全に処分せねばな
らない。このことは技術的に困難であり且つ費用がかか
り得る。
【０００３】このような苛性アルカリ若しくは他の危険
な化学物質又は農薬の使用上での他の問題点は、使用者
の安全性である。このように危険な化学物質を含んでい
るディスペンサ又は容器を設置し、使用し、また処分す
る際に、分配又は貯蔵システムが適切に機能しなけれ
ば、使用者の安全性は脅かされ得る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】苛性アルカリの又は潜在
的に危険な化学物質、農薬等を環境面及び安全面に適う
ように貯蔵するための好適且つ有効な方法を提供するこ
とが本発明の目的である。
【０００５】本発明は、多量の化学物質（例えば苛性ア
ルカリ化学物質）を実際に有効に貯蔵することができ、
また最終使用者が化学物質を取出すために容器を開ける
必要のない多層フィルムを提供する。
【０００６】本発明の１つの特徴としては、水溶性フィ
ルムは、水溶性ポリマー材料からなる外層と、フィルム
から形成されるパッケージ内の物質と共存し得るポリマ
ー材料からなる内層とを含んでいる。
【０００７】本発明の他の特徴としては、水溶性フィル
ムの製造方法は、水溶性ポリマー材料の外層を押出し、
フィルムから形成されるパッケージ内の物質と共存し得
るポリマー材料の内層を押出し、次にこれら２つの層を
結合して水溶性フィルムを製造する段階からなる。
【０００８】本発明の他の特徴としては、水溶性容器
は、水溶性ポリマー材料からなる外層と、物質の充填時
にパッケージ内の物質と共存し得るポリマー材料からな
る内層とを有するフィルムからなり、フィルムを密閉す
ると閉鎖容器が形成される。
【０００９】
【実施例】本発明は、図１を参照すれば更によく理解さ
れよう。
【００１０】図１を参照すると、水溶性フィルム１０は
水溶性ポリマー材料の外層１２を含んでいる。
【００１１】この外層１２は完全加水分解したポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）（例えばＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃ
ｔｓ製Ｖｉｎｅｘ １００３）であり得る。
【００１２】外層１２の完全加水分解したＰＶＡは、冷
水には溶けないが、水温が高くなると溶解度が増すこと
を特徴とする。通常約１２０°Ｆを越える水温では、Ｖ
ｉｎｅｘ １００３樹脂のような完全加水分解したＰＶ
Ａは完全に水に溶ける。
【００１３】外層１２は低融点水溶性被膜であってもよ
い。“低融点”とは約１２０〜１８０°Ｆの、好ましく
は約１３０〜１７０°Ｆの、更に好ましくは約１４０〜
１６０°Ｆの、最も好ましくは約１５０°Ｆの融点を意
味する。
【００１４】内層１６は、フィルムから製造されるパッ
ケージ内の物質と共存し得るポリマー材料からなる。層
１６は通常、フィルムから形成されるパッケージの最も
内側の層であり、従って詰められている苛性アルカリ化
学物質、農薬、化学肥料等と接触している。本明細書で
は、ｐＨが７以上の、即ちアルカリ性の化学物質又は化
学物質の混合物を意味するために“苛性アルカリ”とい
う用語を使用する。
【００１５】層１６は、フィルムから形成されるパッケ
ージ内の物質と共存し得る種々のポリマー材料、即ちポ
リマー、コポリマー、ターポリマー等のいずれかであり
得る。“共存し得る”という用語は、内層１６が、通常
の貯蔵及び使用中に、層１６の材料がパッケージ内の物
質と接触してもそれほど分解又は崩壊しないような組成
からなっていることを意味している。その代わり層１６
の材料は、容器内の物質が浸水にさらされると溶解す
る。これらの物質は、包装用材料をひどく損ない得る高
苛性アルカリの化学物質及び洗剤、農薬、化学肥料、石
鹸並びに他の材料を含み得る。
【００１６】層１６に適した材料には、酸／アクリレー
トコポリマー、好ましくはメタクリル酸／アクリル酸エ
チルコポリマー（例えばＢｅｌｌａｎｄ製ＧＢＣ ２５
８０及び２６００）、スチレン無水マレイン酸コポリマ
ー（ＳＭＡ）（Ｍｏｎｓａｎｔｏ製Ｓｃｒｉｐｓｅｔ
（登録商標））、ＥＡＡ又はＥＭＡＡの酸含量が少なく
とも約２０モル％の、エチレンアクリル酸コポリマー
（ＥＡＡ）又は（ｄｕ Ｐｏｎｔ製）イオノマーとして
知られている金属塩が中和されたエチレンメタクリル酸
コポリマー（ＥＭＡＡ）、ビニルアクリレートコポリマ
ー（Ｖｉｎａｃ（登録商標））、セルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース（Ａｑｕａｌｏｎ製Ｋｌｕｃｅｏ
（登録商標））、ポリエーテルブロックアミドコポリマ
ー、ポリヒドロキシ酪酸又はポリヒドロキシ吉草酸（Ｉ
ｍｐｅｒｉａｌ ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｉｅ
ｓ製Ｂｉｏｐｏｌ（登録商標）樹脂）、酸化ポリエチレ
ン、水溶性のポリエステル又はコポリエステル、ポリエ
チルオキサゾリン（Ｄｏｗ製ＰＥＯＸ ２００）及び水
溶性ポリウレタンが含まれる。
【００１７】アルミニウムのような非ポリマー材料を水
溶性層１２上に被覆するか又はスパッタリングにより付
着させてもよい。
【００１８】本発明の積層フィルムでは任意の層１４を
有利に使用することもできる。中間層１４は、水溶性フ
ィルム全体の引張強度に寄与するポリマー材料からな
る。層１４にとって特に好ましいポリマー材料は、部分
加水分解したＰＶＡ（例えばＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
製Ｖｉｎｅｘ ２０３４）である。部分加水分解した好
ましいＰＶＡ材料の加水分解率は、好ましくは少なくと
も約６０％であり、更に好ましくは少なくとも約７０％
である。このように部分加水分解したＰＶＡ材料の最も
好ましい加水分解率は８５〜９８％である。このように
部分加水分解したＰＶＡ材料は冷水にも温水にも溶け
る。
【００１９】中間層１４に適した他の材料は酸化ポリエ
チレン（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ製Ｐｏｌｙ Ｏｘ
ＷＳＲ）である。
【００２０】層１４は、フィルム全体の引張強度だけで
なく、嵩、耐酷使性等のような特性にも寄与し得る。
【００２１】本発明は、以下の実施例を参照すれば更に
よく理解されよう。
【００２２】実施例１ 完全加水分解したポリビニルアルコール（Ｖｉｎｅｘ
１００３）を、部分加水分解したポリビニルアルコール
（Ｖｉｎｅｘ ２０３４）及びメタクリル酸／アクリル
酸エチルコポリマー（Ｂｅｌｌａｎｄ ＧＢＣ ２５８
０）と同時押出しした。
【００２３】環状の同時押出し用ダイの温度を４００〜
４１０°Ｆに設定した。Ｖｉｎｅｘ１００３は約３６０
〜４００°Ｆ（押出し温度）の温度で流れた。Ｖｉｎｅ
ｘ２０３４樹脂は約３７５〜４２０°Ｆの温度で流れ
た。ＢｅｌｌａｎｄＧＢＣ ２５８０は約３２０〜３６
０°Ｆの温度で流れた。
【００２４】実施例１のフィルムの全厚さは約４．０ミ
ルであり、完全加水分解したＰＶＡの外層の厚さが約１
ミル、部分加水分解したＰＶＡの中間層の厚さが約２ミ
ル、物質と共存し得る内層の厚さが約１ミルであった。
【００２５】実施例２ 実施例１と同様のフィルムを製造したが、内層には水溶
性充填剤を加えた。
【００２６】本発明のフィルムは好ましくは、従来技術
でよく知られている同時押出し技術により製造するが、
この同時押出し方法に適さない樹脂は、押出し被覆技術
又は従来の積層技術で加工して、最終的な水溶性フィル
ムを製造し得る。本発明の積層フィルムの任意の層のた
めに別々の層及び被膜を使用することができる。
【００２７】本明細書で使用されている“水溶性”とい
う用語は、好ましくは完全に水溶性のフィルム構造体を
意味する。しかしながら、実質的に水溶性ではあるが、
フィルム構造体内に水不溶性の材料を比較的少量有する
フィルム、比較的高い水温でのみ又は限定されたｐＨ条
件下でのみ水に溶ける材料を含んでいるフィルム、及び
水不溶性材料からなる比較的薄い層を含んでいるフィル
ムは全て“水溶性”という用語に含まれる。
【００２８】本発明のフィルムは複数の利点を提供す
る。使用者はパッケージを開ける必要がなく、従って、
潜在的な危険物にさらされることがない。更には、従来
の容器は再利用できず、従って、容器内の残留物質によ
り環境に危害が及ぼされ得る。本発明は生分解性パッケ
ージを形成し得る水溶性フィルムを提供し、この容器
は、容器の再利用を心がける必要なく、パッケージ内に
適切な物質を詰めてそのまま使用され得る。
【００２９】場合によっては、パッケージは、測定が不
要で、パッケージをそのまま使用できるように予備測定
された部分を含み得る。
【００３０】フィルム１０の水溶性層１２は好ましくは
比較的高い水温でのみ溶けるが、他の“開始”機構を使
用してもよい。例えばある樹脂材料はあるｐＨ範囲内で
は水溶性であり得る。従って、ＳＭＡ及びＥＡＡ又はＥ
ＭＡＡ樹脂のような樹脂を比較的低いｐＨ条件下のフィ
ルム構造体に組み込んで、その後、水溶性層が分解する
高いｐＨ環境下で使用され得る容器を形成することがで
きる。
【００３１】比較的低温で水に溶ける樹脂又はより広範
なｐＨ条件下で水に溶ける樹脂を使用する場合、フィル
ムは、上包み材料内部にパッケージを密閉することによ
り、偶発的損傷（即ち水による軟弱化又は溶解）から保
護され得る。袋、パウチ等の形態のこのような上包み材
料は従来技術でよく知られ、また通常ポリオレフィンの
単層若しくは多層のフィルム又は積層フィルムからなっ
ている。これらの上包み材料を紙、金属及び合成ポリマ
ー以外の物質から製造することもできる。
【００３２】本発明を実施する場合、時折２つの問題が
生じ得る。第１に、これらのフィルムは経時的に粘着性
を有し得る。第２に、フィルムの溶解速度は所望の速度
より遅くなり得る。フィルムを構成している１種以上の
樹脂に水溶性充填剤を加えることにより、これらの問題
をある程度克服することができる。押出し前に又は押出
し中に充填剤を原樹脂内に粉末として配合してこの処理
を実施するのが好ましい。
【００３３】このような充填剤は、粘着性を低減して、
一次加工（プロセッシング）及び二次加工（コンバージ
ョン）の作業を改善する粘着防止剤として作用すること
により、粘着性の問題を解決し得る。
【００３４】このような充填剤は、急速に溶解すること
もでき、ポリマーの分散を促進し得る。これにより材料
の表面積が増して、溶解が加速される。
【００３５】これらの充填剤は適切に選択されると、顔
料としても機能し得る。
【００３６】これらの特性（粘着防止作用、溶解作用の
増加又は顔料の機能）の１つ以上を満たす水溶性充填剤
が、好ましくはマスターバッチ又は“完全に脱気されて
平坦になった（fully let down）”形態の原樹脂に含ま
れる。充填剤は、フィルムへの二次加工のために好まし
くは十分小さな粒子寸法を有する。約５ミクロン以下の
粒子寸法が好ましい。
【００３７】水溶性充填剤を、二軸スクリューのような
従来の配合装置上で原樹脂に配合することができる。水
の代わりにステンレス鋼の冷却用ベルトを使用して、得
られたストランドを冷却し且つ／又は急冷することがで
きる。このようなベルトはＳａｎｄｖｉｋ及びＢｅｒｎ
ｄｏｒｆから市販されている。次に、従来の押出し作業
で配合樹脂を使用して、水溶性フィルムを製造すること
ができる。
【００３８】適切な水溶性充填剤には、水溶性又は実質
的に水溶性であり、また本明細書で開示されたフィルム
構造体に組み込むことのできる任意の材料が含まれる。
好ましい材料は塩であり、更に好ましくはアルカリ塩又
はアルカリ土類塩（例えば炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ
３）、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、塩化ナトリウ
ム（ＮａＣｌ）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、硫酸カ
リウム（Ｋ２ＳＯ４）及び塩化カリウム（ＫＣｌ））で
ある。
【００３９】これらの水溶性充填剤のうち１種以上が本
発明の水溶性フィルムの１つ以上の層に含まれ得る。充
填剤は所定の層内に任意の適切な濃度で存在し得る。最
適な濃度は、充填剤の種類、主成分となる樹脂の種類、
フィルムの特定の最終目的、一次加工及び包装用設備並
びに他の要因によりある程度左右される。フィルムの所
定の層での１種以上の充填剤の好ましい濃度は、層の全
重量に対して、約１００ｐｐｍ（０．０１％）〜２０
０，０００ｐｐｍ（２０％）である。
【００４０】本発明を好ましい実施例に関して説明した
が、当業者は、前述した特許請求の範囲で規定された如
き本発明の範囲を逸脱することなく樹脂の選択、フィル
ムの構造及び加工を変更することができることを理解し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルムの横断面図である。
【符号の説明】
１０ 水溶性フィルム １２ 外層 １４ 中間層 １６ 内層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B65D 65/00 - 65/46

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水溶性ポリマー材料からなる外層と、フ
    ィルムから形成されるパッケージ内の物質と共存し得る
    ポリマー材料からなる内層とを含んでなるパッケージ形
    成用の水溶性フィルムであって、外層が、４８℃を越え
    る温度では水に溶けるが、室温では実質的に水に溶けな
    いことを特徴とする前記フィルム。
  2. 【請求項２】 水溶性ポリマー材料の外層が、完全加水
    分解したポリビニルアルコール、部分加水分解したポリ
    ビニルアルコール、酸化ポリエチレン及び低融点水溶性
    被膜からなる群の中から選択された材料からなることを
    特徴とする請求項１に記載のフィルム。
  3. 【請求項３】 内層が、苛性アルカリ材料の存在下で劣
    化しないポリマー材料からなることを特徴とする請求項
    １に記載のフィルム。
  4. 【請求項４】 内層が水溶性ポリマー材料からなること
    を特徴とする請求項１に記載のフィルム。
  5. 【請求項５】 内層が、酸／アクリレートコポリマー、
    スチレン無水マレイン酸コポリマー、エチレンアクリル
    酸コポリマー、イオノマー、ビニルアクリレートコポリ
    マー、セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポ
    リエーテルブロックアミドコポリマー、ポリヒドロキシ
    酪酸、ポリヒドロキシ吉草酸、酸化ポリエチレン、ポリ
    エステル、コポリエステル、ポリエチルオキサゾリン及
    びポリウレタンからなる群の中から選択されたポリマー
    材料からなることを特徴とする請求項１に記載のフィル
    ム。
  6. 【請求項６】 フィルムの引張強度、嵩又は耐酷使性に
    寄与する材料からなる中間層を更に含んでいることを特
    徴とする請求項１に記載のフィルム。
  7. 【請求項７】 中間層が水溶性ポリマー材料からなるこ
    とを特徴とする請求項６に記載のフィルム。
  8. 【請求項８】 中間層が、完全加水分解したポリビニル
    アルコール、部分加水分解したポリビニルアルコール及
    び酸化ポリエチレンからなる群の中から選択された材料
    からなることを特徴とする請求項６に記載のフィルム。
  9. 【請求項９】 フィルムが密閉されて、閉鎖容器を形成
    することを特徴とする請求項１に記載のフィルム。
  10. 【請求項１０】 外層が、４８℃を越える温度では水に
    溶けるが、室温では実質的に水に溶けないことを特徴と
    するパッケージ形成用フィルムの製造方法であって、水
    溶性ポリマー材料の外層を押出し、フィルムから形成さ
    れるパッケージ内の物質と共存し得るポリマー材料から
    なる内層を押出し、次にこれらの層を結合して水溶性フ
    ィルムを製造する段階からなる前記製造方法。
  11. 【請求項１１】 水溶性フィルムの引張強度、嵩又は耐
    酷使性に寄与する材料の中間層を押出して、外層と内層
    との間に該中間層を配置する段階を更に含んでいること
    を特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 フィルムが、フィルムの層の少なくと
    も１つに、水溶性塩を含んでいることを特徴とする請求
    項１に記載のフィルム。
  13. 【請求項１３】 塩がアルカリ塩又はアルカリ土類塩で
    あることを特徴とする請求項１２に記載のフィルム。
  14. 【請求項１４】 塩が、炭酸ナトリウム（Ｎａ２Ｃ
    Ｏ３）、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、塩化ナトリ
    ウム（ＮａＣｌ）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、硫酸
    カリウム（Ｋ２ＳＯ４）及び塩化カリウム（ＫＣｌ）か
    らなる群の中から選択されることを特徴とする請求項１
    ２に記載のフィルム。
  15. 【請求項１５】 フィルムの層の少なくとも１つの全重
    量に対して、１００ｐｐｍ（０．０１％）〜２００，０
    ００ｐｐｍ（２０％）の塩が含まれていることを特徴と
    する請求項１２に記載のフィルム。
  16. 【請求項１６】 外層及び内層を押出す前に又は押出す
    と同時に、水溶性充填剤を少なくとも１種のポリマー材
    料と混合する段階を更に含んでいることを特徴とする請
    求項１０に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 外層及び内層を押出す前に又は押出す
    と同時に、１００ｐｐｍ（０．０１％）〜２００，００
    ０ｐｐｍ（２０％）の水溶性充填剤を少なくとも１種の
    ポリマー材料と混合する段階を更に含んでいることを特
    徴とする請求項１０に記載の方法。
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